Efectele plumbului asupra mediului

de Deni Greene

Acest articol este extras din raportul interimar („Revising Australian Guidelines for Lead”, iulie 1993) către NHMRC, al echipei de consultanță RMIT (Royal Melbourne Institute of Technology), al cărei cercetător principal este Deni Greene. Raportul final urmează să fie publicat la sfârșitul lunii iulie ’93.

Plumbul se deplasează în și prin ecosisteme. Plumbul atmosferic se depune în vegetație, în sol și în suprafețele de apă. Proprietățile chimice și fizice ale plumbului și procesele biogeochimice din ecosisteme vor influența mișcarea plumbului prin ecosisteme. Metalul poate afecta toate componentele mediului și se poate deplasa prin ecosistem până când ajunge la un echilibru. Plumbul se acumulează în mediul înconjurător, dar în anumite medii chimice va fi transformat în așa fel încât îi va crește solubilitatea (de exemplu, formațiunile de sulfat de plumb din soluri), biodisponibilitatea sau toxicitatea sa. Efectele plumbului la nivelul ecosistemelor sunt considerate de obicei ca o formă de stres (US EPA 1986).

În general, există trei moduri cunoscute prin care plumbul poate afecta negativ ecosistemele. Populațiile de microorganisme pot fi anihilate la concentrații de plumb în sol de 1.000 de părți pe milion (ppm) sau mai mult, încetinind rata de descompunere a materiei. Populațiile de plante, microorganisme și nevertebrate pot fi afectate de concentrații de plumb cuprinse între 500 și 1.000 ppm, permițând unor populații mai tolerante la plumb din aceeași specie sau din specii diferite să le ia locul. Acest lucru va schimba tipul de ecosistem prezent. La toate concentrațiile atmosferice ambiante de plumb, adaosul de plumb pe vegetație și pe suprafețele animalelor poate împiedica procesul biochimic normal care purifică și repurifică fondul de calciu la animalele care pășunează și la organismele descompunătoare (UNEP 1991).

Cale de expunere a plumbului în mediul înconjurător

Principalele surse de plumb care pătrund într-un ecosistem sunt plumbul atmosferic (în principal din emisiile automobilelor), bucățile de vopsea, muniția uzată, îngrășămintele și pesticidele și bateriile plumb-acid sau alte produse industriale. Transportul și distribuția plumbului de la principalele surse de emisie, atât fixe cât și mobile, se face în principal prin aer (UNEP 1991). În timp ce cea mai mare parte a plumbului evacuat în aer cade în apropierea sursei, aproximativ 20 % este dispersat pe scară largă. Studiile au demonstrat că măsurătorile de plumb din Groenlanda au crescut și au scăzut odată cu creșterea și declinul utilizării benzinei cu plumb alchilat în Statele Unite, Eurasia și Canada în ultimul secol (Isotopic evidence for the source of lead in Greenland snows since the late 1960s; K. J. R. Rosman, W. Chisholm, C. F. Boutron, J. P. Candelone & U. Görlach; Nature 362, 333 – 335; 25 martie 1993). Mărimea particulelor de plumb va determina distanța la care acestea se deplasează de la sursă.

Efectele plumbului asupra solului

Se știe că plumbul se acumulează în sol, în special în solul cu un conținut organic ridicat (US EPA 1986). Plumbul depus pe sol este transferat în straturile superioare ale suprafeței solului, unde poate fi reținut timp de mulți ani (până la 2000 de ani). În ecosistemele nedisturbate, materia organică din stratul superior al suprafeței solului reține plumbul atmosferic. În solurile cultivate, acest plumb este amestecat cu solul până la o adâncime de 25C1ll (adică în zona rădăcinilor). Plumbul atmosferic din sol va continua să se deplaseze în lanțurile trofice ale microorganismelor și ale pășunatului, până la atingerea unui echilibru.

Datorită chimiei plumbului din sol, EPA (1986) sugerează că distribuția neuniformă a plumbului în ecosisteme poate deplasa alte metale de la situsurile de legare de pe materia organică. Poate împiedica descompunerea chimică a fragmentelor anorganice din sol, iar plumbul din sol poate deveni mai solubil, fiind astfel mai ușor disponibil pentru a fi absorbit de plante.

Efectele plumbului asupra plantelor

Plantele de pe uscat tind să absoarbă plumbul din sol și să rețină cea mai mare parte a acestuia în rădăcini. Există unele dovezi că frunzele plantelor pot, de asemenea, să absoarbă plumbul (și este posibil ca acest plumb să fie mutat în alte părți ale plantei). Absorbția plumbului de către rădăcinile plantelor poate fi redusă prin aplicarea de calciu și fosfor în sol. Unele specii de plante au capacitatea de a acumula concentrații mari de plumb (UNEP, OMS și OIM 1991).

Peștii din frunzele unei plante lasă să intre dioxidul de carbon necesar pentru fotosinteză și emit oxigen. Poluarea cu plumb îmbracă suprafața frunzei și reduce cantitatea de lumină care ajunge la ea. Acest lucru are ca rezultat întârzierea creșterii sau uciderea plantelor prin reducerea ratei de fotosinteză, inhibarea respirației, încurajarea unei alungire a celulelor vegetale care influențează dezvoltarea rădăcinilor 0; prin provocarea îmbătrânirii premature. Unele dovezi sugerează că plumbul poate afecta genetica populației. Toate aceste efecte au fost observate în celule izolate sau în plante cultivate hidroponic în soluții cu o concentrație de aproximativ 1-2 ppm de plumb în umiditatea solului, de exemplu, nivelurile de plumb întâlnite în ecosistemele din apropierea topitoriilor sau de pe marginea drumurilor).

Plumbul din aer poate fi transferat la plante direct prin precipitații sau indirect prin absorbție din sol. Modelul și gradul de acumulare a plumbului sunt în mare măsură influențate de starea de creștere a vegetației; de exemplu, perioadele de creștere activă din primăvară în comparație cu perioadele de creștere redusă din timpul toamnei și iernii.

Efectele plumbului asupra microorganismelor

Există dovezi care arată că plumbul la concentrațiile întâlnite ocazional în apropierea marginilor drumurilor (de exemplu, 10.000 – 40.000 ppm greutate uscată), poate distruge populațiile de bacterii și ciuperci de pe suprafețele frunzelor și din sol. Acest lucru poate avea un impact semnificativ, având în vedere că multe dintre aceste microorganisme sunt o parte esențială a lanțului alimentar în descompunere. Populațiile de microorganisme afectate sunt susceptibile de a fi înlocuite cu altele din aceeași specie sau din specii diferite, deși acestea pot fi mai puțin eficiente în descompunerea materiei organice. De asemenea, există dovezi care sugerează că microorganismele pot face ca plumbul să fie mai solubil și, prin urmare, mai ușor de absorbit de către plante. Adică, bacteriile exudă acizi organici care scad pH-ul în imediata vecinătate a rădăcinii plantelor.

Efectele plumbului asupra animalelor

Plumbul afectează sistemul nervos central al animalelor și inhibă capacitatea acestora de a sintetiza globulele roșii. Concentrațiile de plumb în sânge de peste 40 µg/dl pot produce simptome clinice observabile la animalele domestice. Calciul și fosforul pot reduce absorbția intestinală a plumbului (US EPA 1986). Raportul EPA al SUA generalizează faptul că o dietă regulată de 2-8 mg de plumb pe kilogram de greutate corporală pe zi, pe o perioadă îndelungată de timp, va provoca moartea la majoritatea animalelor. Animalele de pășunat sunt afectate în mod direct de consumul de furaje și hrană contaminate de plumbul din aer și, într-o oarecare măsură, indirect, de absorbția plumbului prin rădăcinile plantelor. Nevertebratele pot, de asemenea, să acumuleze plumb la niveluri toxice pentru prădătorii lor.

Prin împușcarea și greutatea plumbului pot afecta grav organismele individuale și amenința ecosistemele (OMS 1989). După trei până la zece zile în care păsările de apă au ingerat alice de plumb, otrava va ajunge în fluxul sanguin și va fi transportată la organele principale, cum ar fi inima, ficatul și rinichii. Între a 17-a și a 21-a zi, pasărea intră în comă și moare. În urma ingerării de alice de plumb, a fost observată toxicoza cu plumb la gâștele Magpie, lebedele negre, mai multe specii de rațe (inclusiv rața neagră și rața muscată) și speciile de cap-de-mare (OCDE 1993).Plumbul organic este mult mai ușor de absorbit de păsări și pești (OMS 1989). Organismele acvatice preiau plumbul anorganic printr-un transfer de plumb din apă și sedimente; acesta este un proces relativ lent. Plumbul organic este preluat rapid de către organismele acvatice din apă și sedimente. Animalele acvatice sunt afectate de plumb la concentrații de apă mai mici decât cele considerate anterior ca fiind sigure pentru animalele sălbatice. Aceste concentrații apar frecvent, dar impactul plumbului atmosferic asupra unor situri specifice cu niveluri ridicate de plumb acvatic nu este clar (US EPA 1986).

.